TWI551910B - 在光子積體電路中提供光纖之簡化對準之裝置 - Google Patents

在光子積體電路中提供光纖之簡化對準之裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI551910B
TWI551910B TW102149302A TW102149302A TWI551910B TW I551910 B TWI551910 B TW I551910B TW 102149302 A TW102149302 A TW 102149302A TW 102149302 A TW102149302 A TW 102149302A TW I551910 B TWI551910 B TW I551910B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
lens
actuator
optical alignment
alignment structure
heads
Prior art date
Application number
TW102149302A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201435420A (zh
Inventor
高提傑 珊得胡
羅伊 米迪
畢磊
約翰 史密斯
Original Assignee
美光科技公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美光科技公司 filed Critical 美光科技公司
Publication of TW201435420A publication Critical patent/TW201435420A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI551910B publication Critical patent/TWI551910B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
    • G02B6/4226—Positioning means for moving the elements into alignment, e.g. alignment screws, deformation of the mount
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206—Optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
    • G02B6/4225—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements by a direct measurement of the degree of coupling, e.g. the amount of light power coupled to the fibre or the opto-electronic element
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
    • G02B6/4227—Active alignment methods, e.g. procedures and algorithms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
    • G02B6/4239—Adhesive bonding; Encapsulation with polymer material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Description

在光子積體電路中提供光纖之簡化對準之裝置
政府權利
本發明係根據由DARPA頒發之合同第9999404-12-0004號在政府支援下作出。政府具有本發明之某些權利。
本發明之實施例提供用於在光子積體電路中將一光纖光學對準至一光子器件之對準結構。
光學信號傳輸可用於在分離之積體電路晶片之間傳遞信號以提供晶片間連接，並且在相同積體電路晶片上之組件內傳遞信號以提供晶片間連接。在諸多例項中，需要將一外部光纖耦接至一積體電路光子晶片之一光子器件(例如，一波導)。此耦接需要光纖與光子器件之間的精確光學對準。
為了達成此精確光學對準，已建議複雜微機電系統(MEMS)，該等複雜微機電系構造在一積體電路晶片上用於光學對準一光纖與光子器件。然而，複雜MEMS結構實施起來昂貴且製造起來耗時。另外，用於將一光纖對準至一光子器件之一結構應慮及在使用期間例如由於溫度改變或可能發生之其他微擾影響而可能發生之對準改變。需要一種用於將一光纖光學對準至一積體電路晶片上之一光子器件且維持該光學對準之簡單結構。
2-2‧‧‧線
3-3‧‧‧線
8‧‧‧光軸
9‧‧‧積體電路光子晶片
11‧‧‧光纖
13‧‧‧光纖固持結構
15‧‧‧透鏡
17‧‧‧波導
17a‧‧‧波導核心
17b‧‧‧包層
20a‧‧‧基座
20b‧‧‧基座
20c‧‧‧基座
21a‧‧‧下致動器頭/致動器頭
21b‧‧‧下致動器頭/致動器頭
21c‧‧‧致動器頭
21a’‧‧‧下致動器頭
21b’‧‧‧下致動器頭
21a”‧‧‧下致動器頭
21b”‧‧‧下致動器頭
23a‧‧‧懸臂
23b‧‧‧懸臂
23c‧‧‧懸臂
25a‧‧‧壓電結構
25b‧‧‧壓電結構
25c‧‧‧壓電結構
26a‧‧‧向下傾斜面/斜面/平坦下斜面
26b‧‧‧向下傾斜面/斜面/平坦下斜面
29‧‧‧信號偵測器/偵測器
30a‧‧‧階部表面
30b‧‧‧階部表面
30a’‧‧‧彎曲致動器表面
30b’‧‧‧彎曲致動器表面
31‧‧‧電信號
35a‧‧‧壓電結構
35b‧‧‧壓電結構
39‧‧‧波導
41‧‧‧信號偵測器/偵測器
51‧‧‧控制系統/其他控制程序
A‧‧‧箭頭
B‧‧‧箭頭
C‧‧‧箭頭
D‧‧‧箭頭
E‧‧‧箭頭
F‧‧‧箭頭
I‧‧‧箭頭
X‧‧‧x軸方向
Y‧‧‧y軸方向
Z‧‧‧z軸方向
圖1係一光學對準結構之一實施例之一透視圖；圖2係展示圖1實施例之一部分之更多細節之一剖面圖；圖3係展示圖1實施例之一部分之更多細節之另一剖面圖；圖4係圖1之一部分之一放大圖；圖5A至圖5F以剖面圖展示圖1中繪示之致動器頭之操作移動；圖6係另一實施例之一剖面圖；圖7係另一實施例之一剖面圖；圖8係另一實施例之一剖面圖；圖9係另一實施例之一剖面圖；圖10係另一實施例之一剖面圖；圖11係一信號偵測器之一透視圖；圖12係另一信號偵測器之一俯視圖；及圖13圖解說明可用於動態地光學對準一光纖與一光子器件之一控制系統。
本文所闡述之實施例提供用於光學對準一光纖與一光子器件之一簡化結構，該光子器件係提供在一積體電路光子晶片上，該積體電路光子晶片含有用於傳播及處理光信號之光學器件。可在一積體電路光子晶片之一半導體(例如，矽)基板上使用已知MEMS方法製造該結構。在光纖與光子器件之間提供一對準透鏡。透鏡可在三個(x、y及z)方向上移動以產生及維持光纖與光子器件之光學對準。一對下致動器頭自下方固持透鏡，且分別提供在一對懸臂之自由端處。另一上致動器頭係提供在另一懸臂之自由端處且自上方固持透鏡並將透鏡固持在下致動器頭對上之適當位置。一各別動力源(例如，一壓電結構)與懸臂中之每一者相關聯。動力源經配置以使臂彎折以在三個方向上移 動各別致動器頭且因此移動透鏡以獲取並維持光纖與光子器件之間的光學對準。或者，連接至下致動器之懸臂可為不可彎曲的，或另一固定結構可用於支撐下致動器頭，其中在下致動器頭與固定結構之間提供一各別動力源以實現其移動。在另一替代中，亦可在透鏡與固定致動器頭之間提供動力源。一控制迴路可用於獲取一所接收光學信號，且藉由回應於該所接收光學信號恰當地啟動動力源以移動致動器頭並將透鏡固持在光學對準光纖與光子器件之一位置中來建立並維持光學對準。
現參照圖式，圖1展示本發明之一實施例之一透視圖，而圖2及圖3以剖面展示圖1實施例之元件之細節。展示由一半導體(例如，矽)基板形成之一積體電路光子晶片9，該半導體基板包括光子器件且亦可包括在相同晶片上之電器件及電路。晶片9包括一經製造波導17，其具有一波導核心17a及相關聯包層17b。波導17自一光纖11接收一光學信號或將一光學信號傳輸至一光纖11，光纖11在一端藉由一黏合劑黏附至製造在積體電路晶片9上之一光纖固持結構13(即一拖架)且具有接受光纖11之彎曲外表面之一彎曲上表面。在光纖11與波導17之間傳輸之光學信號穿過一透鏡15。
透鏡15可採取各種形式，包括但不限於，一球形透鏡(ball lens)、一圓筒形透鏡(barrel lens)及一球面透鏡(spherical lens)。在以下論述中，一球形透鏡作為透鏡15之一實例進行論述。藉由下致動器頭21a、21b將透鏡15可調整地固持在光纖11與波導17之間的光學路徑中，下致動器頭21a、21b具有與透鏡15之一下表面嚙合之向下傾斜面26a、26b(圖2)。下致動器頭21a、21b提供在各別懸臂23a、23b之自由端處。懸臂23a、23b之支撐端整體連接至製造在積體電路光子晶片9上之各別基座20a、20b。如在圖2及圖4中所展示，懸臂23a、23b可藉助各別動力源在x軸方向上獨立地彎折，該等各別動力源可採取沿懸臂 23a、23b中之每一者之長度提供之各別獨立壓電結構25a、25b的形式。壓電結構25a、25b可採取包括一第一矽層與一第二壓電材料層(諸如，PZT或PMN)之一已知生物形態結構。懸臂23a、23b之獨立彎折致使致動器頭21a、21b根據施加至壓電結構25a、25b之電壓在x軸方向上之獨立移動。
透鏡15亦在其上表面處被一上致動器21c固持，上致動器21c可呈用於與透鏡15之上表面之一部分嚙合之一帽或其他結構的形式。上致動器21c提供在一懸臂23c之自由端處，該懸臂23c連接至基座20c。一動力源沿懸臂23c之側提供且可呈一壓電結構25c之形式。如在圖1及圖3中所展示，壓電結構25c致使懸臂23c之彎折且因此致使透鏡15在y軸方向上之移動。如在下文詳細闡述，如圖1-4所展示，藉由對應壓電結構25a、25b及25c之懸臂23a、23b及23c之獨立移動使得透鏡15能夠在x、y及z軸方向上移動。
圖2展示沿圖1之線2-2之一剖面圖。圖2剖面穿過透鏡15及下致動器頭21a、21b。圖3展示沿圖1之線3-3穿過光纖11、透鏡15及波導17之一剖面圖。一光軸8顯示於圖3中。如在圖2中所展示，每一下致動器頭21a、21b具有一斜面26a、26b，透鏡15擱置在斜面26a、26b上。圖2將下致動器頭21a、21b展示為具有一平坦下斜面26a、26b；然而，如下所述，其他輪廓可用於致動器頭21a、21b之面。
圖5A-5F展示透鏡15如何可根據下致動器頭21a、21b在被各別壓電結構25a、25b致動之後之移動旋即在x軸及z軸方向上移動。為了適應z軸移動，將致動器頭21c固持在透鏡15之頂部上之懸臂23c可上下彎折。圖5A藉由箭頭A展示當壓電結構25a、25b各自經啟動以使各別懸臂23a、23b彎折且使兩個致動器頭21a、21b朝向彼此移動時，透鏡15向上移動，而圖5B藉由箭頭B展示當壓電結構25a、25b各自經啟動以使各別懸臂23a、23b彎折且使兩個致動器頭21a、21b遠離彼此移動時，透鏡15向下移動。圖5C及圖5D藉由各別箭頭C及箭頭D展示當壓 電結構25a、25b各自經啟動以使各別懸臂23a、23b彎折且使兩個致動器頭21a、21b朝左及朝右移動時，透鏡15分別朝左及朝右移動。圖5E藉由箭頭E展示當壓電結構25b不操作致動器21b且致動器21a藉由壓電結構25a之操作及懸臂23a之彎折而朝左移動時，透鏡15之一朝左上移動。圖5F藉由箭頭F展示當壓電結構25b使懸臂23b彎折以使致動器頭21b朝右移動同時致動器頭21a保持靜止時透鏡15之移動。
如所述，當致動器21c回應於透鏡15藉由致動器頭21a、21b之移動而上下移動時，懸臂23c可在z軸方向上彎折。另外，與懸臂23c相關聯之壓電結構25c致使臂23c在y軸方向上彎折以使致動器21c及透鏡15沿y軸移動。由此，透鏡15可沿所有三個軸x、y及z移動。
圖6以剖面展示經修改之下致動器頭21a'及21b'，其每一者具備用於接觸透鏡15之各別向下傾斜之階部表面30a、30b。階部表面30b、30a當在由圖5A、圖5B、圖5E及圖5F指示之方向上移動時提供對透鏡15之一階部遞增調整。圖7展示具有各別彎曲致動器表面30a'及30b'之其他經修改之下致動器頭21a"及21b"。
藉由適當地電致動使各別懸臂23a、23b、23c彎折之各別壓電結構25a、25b、25c，發生上述實施例中之致動器頭21a、21b、21c之移動。在另一實施例中，用於下致動器頭21a、21b之懸臂23a、23b可為不可彎折的且自懸臂23a、23b省略壓電結構25a、25b。而是，如在圖8中所展示，壓電結構35a、35b可位於各別不可彎折懸臂23a、23b與其相關聯致動器頭21a、21b之間。在此配置中，壓電結構35a、35b各自獨立地操作以如箭頭H所展示地擴展及壓縮，藉此使各別致動器頭21a及21b移動從而以圖5A-5F中所展示之方式定位透鏡15。在另一替代實施例中，如在圖9中所展示，可省略懸臂23a、23b且壓電結構35a、35b直接附接至製造在積體電路光子晶片9上之支撐基座20a’及20b’。在於圖10中所展示之又一實施例中，壓電結構35a、35b可直接形成於下致動器 頭21a、21b之表面上，其中壓電結構35a、35b與透鏡15直接嚙合且在箭頭I之方向上壓縮或接觸以使透鏡15移動。
為了操作壓電結構25a、25b、25c或35a、35b、25c，提供一對準控制系統，其取樣且監視一所接收光學信號之強度以控制透鏡15之位置。圖11圖解說明製造在波導核心17a上之一信號偵測器29，其可由鍺或鍺-矽形成且自波導核心17a接收對應於自光纖11傳輸至波導17之一光學信號的一光學信號。信號偵測器29輸出對應於所接收光學信號之一電信號31。圖12圖解說明亦可由鍺或鍺矽形成之一信號偵測器41，其可耦接至自一波導17接收一光學信號之一光纖11。信號偵測器41藉由一波導39漸逝地耦接至光纖11且亦可提供一輸出信號31。偵測器29及41可提供表示一所接收光學信號之強度之輸出信號，其可由一控制系統用來控制透鏡15之位置。
圖13圖解說明一控制系統51之一項實例，控制系統51自偵測器29或偵測器41接收信號強度輸出信號且提供用於壓電結構25a、25b、25c(或35a、35b及25c)之致動信號。控制系統51可實施為整合在積體電路光子晶片9上之一硬體電路結構或實施為在整合在積體電路光子晶片9上之一處理器結構上執行之軟體，或實施為兩者之一組合。出於簡化之目的，將控制系統51闡述為由電路結構、程式化處理器結構或兩者之組合執行之操作步驟。
在步驟101中，設定透鏡15之一初始中央x軸、y軸及z軸位置且致動壓電結構(25a、25b、25c或35a、35b、25c)以獲得此中央透鏡15位置。在步驟103處，取決於波導17是否自光纖11接收一光學信號，自偵測器29或41獲取一光學信號強度，或反之亦然。在步驟105中，比較所接收光學信號之信號強度與一參考信號強度以瞭解該信號強度是否在一可接受容限範圍內，例如超過一預設定振幅位準。若回答為「是」，則在步驟107處藉由維持壓電結構25a、25b、25c或35a、 35b、25c之當前致動狀態而固持透鏡15之當前x、y、z位置。隨後在有或無一預定延遲119的情況下，操作流程返回至步驟103，其中自偵測器29或41獲取另一信號。由虛線步驟119展示為一選項之一預定延遲將在設定透鏡15之一x、y、z位置之後致使自偵測器29或41對一信號之一週期性而非一連續性獲取。
若自偵測器29或41獲取之信號強度不在一可接受容限範圍內，如在步驟105中所判定，則在步驟109中控制系統51致動壓電結構25a、25b、25c(或35a、35b、25c)以藉由設定一新的x、y、z透鏡15位置而改變x、y及z透鏡位置。隨後在步驟111中自偵測器29或41獲取一信號，且在步驟113中量測及儲存彼新x、y、z透鏡位置處之一信號強度。在步驟115中，作出是否已設定透鏡15之所有可能的x、y、z位置且已儲存對應信號強度值之一判定。若回答為「是」，則在步驟117中將具有最高所儲存信號強度之x、y、z位置設定為透鏡15之位置且對應地致動壓電結構25a、25b、25c(或35a、35b、25c)將透鏡15設定在彼位置處。在步驟117之後，在有或無預定延遲119的情況下，控制系統51回轉至步驟103。
若在步驟115中尚未設定透鏡15之所有x、y、z位置且尚未儲存所有對應信號強度，則控制系統51返回至步驟109且重複由步驟109-115實施之操作直至在步驟115中偵測到一「是」條件。
因此，控制系統51自一初始中央x、y、z透鏡15位置開始，且若如在步驟105處所偵測，可週期性地或連續地檢查之信號強度不在一可接受容限範圍內，則找出其中信號強度係一最大值之透鏡15之一新的x、y、z位置且將彼位置設定為新的x、y、z透鏡15位置。控制系統51動態地操作以週期性地或連續地移位透鏡15，若需要調整，則將透鏡15設定在最佳位置以視情況對準光纖11與波導17。應注意，圖13表示一控制程序之僅一個實例，其可由控制系統51實施且用於將透鏡15 調整至最佳對準光纖11與一波導17之間的光學信號之一位置。亦可使用其他控制程序51。
本文圖解說明之結構係使用自積體電路光子晶片9之基板材料製造及塑形結構之已知MEMS技術製造在積體電路光子晶片9上。
儘管已經詳細闡述示範性實施例，但應容易瞭解，本發明並不限於所揭示的實施例。相反，在不脫離僅由隨附申請專利範圍界定之本發明之範疇的情況下，實施例可經修改以併入有任一數量之此前未闡述的變化、更改、替代或等效配置。
2-2‧‧‧線
3-3‧‧‧線
9‧‧‧積體電路光子晶片/晶片/積體電路晶片
11‧‧‧光纖
13‧‧‧托架
15‧‧‧透鏡
17‧‧‧波導
17a‧‧‧波導核心
17b‧‧‧包層
20a‧‧‧基座
20b‧‧‧基座
20c‧‧‧基座
21a‧‧‧下致動器頭/致動器頭
21b‧‧‧下致動器頭/致動器頭
21c‧‧‧致動器頭
23a‧‧‧懸臂
23b‧‧‧懸臂
23c‧‧‧懸臂
25a‧‧‧壓電結構
25b‧‧‧壓電結構
25c‧‧‧壓電結構
X‧‧‧x軸方向
Y‧‧‧y軸方向
Z‧‧‧z軸方向

Claims (40)

  1. 一種光學對準結構，其包含：一透鏡，其用於自一發光器件接收一光學信號且將該光信號提供至一光接收器件，該發光器件及光接收器件中之一者包含一光子器件；一第一致動器頭、一第二致動器頭及一第三致動器頭，其用於致使該透鏡之移動；及一第一動力源、一第二動力源及一第三動力源，其各自與該等致動器頭之一各別者相關聯用於致使該透鏡之回應移動，其中該透鏡、該等致動器頭、該光子器件及該等動力源係一積體電路光子晶片之部分。
  2. 如請求項1之光學對準結構，其中該積體電路光子晶片包含與該等致動器頭中之每一者相關聯之各別懸臂，該等致動器頭分別提供在該等各別懸臂之自由端處。
  3. 如請求項1之光學對準結構，其中該等動力源之每一者包含用於致使一各別致動器頭之移動之一各別壓電結構。
  4. 如請求項2之光學對準結構，其中該等致動器頭中之兩者係自下方支撐該透鏡之下致動器頭且一第三致動器頭係自上方接觸該透鏡之一上致動器頭。
  5. 如請求項2之光學對準結構，其中該等動力源包含與每一懸臂相關聯之一各別壓電結構。
  6. 如請求項5之光學對準結構，其中每一壓電結構致使一各別懸臂之一彎折移動。
  7. 如請求項6之光學對準結構，其中該等懸臂之該等彎折移動致使該等致動器頭賦予該透鏡在x、y及z軸方向上之移動。
  8. 如請求項4之光學對準結構，其中用於該兩個下致動器頭之該等懸臂係靜止的，且用於該兩個下致動器頭之每一壓電結構提供在一各別懸臂與一各別致動器頭之間。
  9. 如請求項1之光學對準結構，其中該等致動器頭中之兩者自下方固持該透鏡，且用於該兩個致動器頭之該等動力源係提供在一致動器頭與一靜止支撐件之間之各別壓電結構。
  10. 如請求項1之光學對準結構，其中該等致動器頭中之兩者自下方固持該透鏡，且用於該兩個致動器頭之該等動力源係提供在一致動器頭與該透鏡之間之各別壓電結構。
  11. 如請求項1之光學對準結構，其中該等致動器頭之兩者各自具備與該透鏡之一下部分嚙合之一下斜之傾斜區域。
  12. 如請求項3之光學對準結構，其進一步包含用於操作該等各別壓電結構以致使該等各別致動器頭之移動之一控制系統。
  13. 如請求項10之光學對準結構，其中該兩個致動器頭間隔開且定位於透鏡底部之相對側上，使得該透鏡與該等致動器頭之該等傾斜區域嚙合。
  14. 如請求項13之光學對準結構，其中該兩個致動器頭致使該透鏡在該兩個致動器頭朝向彼此移動時在一向上方向上移動，且致使該透鏡在該兩個致動器頭遠離彼此移動時在一向下方向上移動。
  15. 如請求項13之光學對準結構，其中該等各別致動器頭致使該透鏡在兩個頭在朝左方向上移動時在一朝左方向上移動，且導致該透鏡在兩個頭在一朝右方向上移動時在一朝右方向上移動。
  16. 如請求項13之光學對準結構，其中該兩個致動器頭致使該透鏡在該等致動器頭中之一者係靜止的且該兩個致動器頭之另一者在朝向該靜止致動器頭之一方向上移動時在一朝上且朝左方向 上移動，且致使該透鏡在該另一致動器頭係靜止的且該一個致動器頭在朝向該靜止致動器頭之一方向上移動時在一朝上且朝右方向上移動。
  17. 如請求項11之光學對準結構，其中該傾斜區域包含一平坦區域。
  18. 如請求項11之光學對準結構，其中該傾斜區域包含一彎曲區域。
  19. 如請求項11之光學對準結構，其中該傾斜區域包含一系列階部。
  20. 如請求項12之光學對準結構，其中該控制系統接收表示由該光接收器件接收之光量之一信號且操作該等各別壓電結構以致使該透鏡移動至獲得該發光器件與光接收器件之光學對準之一位置。
  21. 如請求項20之光學對準結構，其中該控制系統週期性地監視由該光接收器件接收之該光，且若該所接收光不在一容限範圍內，則該控制系統操作該等各別壓電結構以致使該透鏡移動至增加由該光接收器件接收之該光量之一位置。
  22. 如請求項21之光學對準結構，其中該控制系統週期性地監視由該光接收器件接收之該光。
  23. 如請求項20之光學對準結構，其中光傳輸器件係一光纖，且該光接收器件係該光子器件。
  24. 如請求項23之光學對準結構，其中該光子器件係一波導。
  25. 如請求項20之光學對準結構，其中該光傳輸器件係該光子器件，且該光接收器件係一光纖。
  26. 如請求項25之光學對準結構，其中該光子器件係一波導。
  27. 一種光學對準結構，其包含：一透鏡，其用於自一發光器件接收一光學信號且將該光信號提供至一光接收器件，該發光器件及光接收器件中之一者包含一光子器件； 一對致動器頭，其提供在該透鏡之一下表面處及相對側處；一致動器頭，其提供在該透鏡之一上表面處；複數個可彎折懸臂，其用於分別支撐該等致動器頭；複數個壓電結構，其分別與每一懸臂相關聯；及一控制系統，其用於控制該等壓電結構以實現經由該等致動器頭之該透鏡之移動。
  28. 如請求項27之光學對準結構，其中該透鏡、光子器件、致動器頭、可彎折懸臂及壓電結構製造在一共同積體電路晶片上。
  29. 如請求項28之光學對準結構，其中該控制系統製造在該共同積體電路晶片上。
  30. 如請求項29之光學對準結構，其進一步包含用於自該光接收器件接收一光信號之一信號偵測器，該控制系統接收且作用於該光信號以控制該等壓電結構。
  31. 一種製造一光學對準結構之方法，該方法包含：在一光子積體電路上製造：一對準透鏡；三個懸臂，其各自在一自由端處含有一各別致動器頭；一各別動力源，其與該等各別致動器頭之每一者相關聯用於致使該透鏡之移動；一光子器件；及一光纖固持結構，其經配置使得該透鏡處在附接至該光纖固持結構之一光纖與該光子器件之間的一光學路徑中。
  32. 如請求項31之方法，其中該動力源包含用於致使一各別致動器頭之移動之一各別壓電結構。
  33. 如請求項32之方法，其中每一壓電結構致使一各別懸臂之一彎折移動以移動一各別致動器頭。
  34. 如請求項33之方法，其中每一壓電結構提供在一各別懸臂上。
  35. 如請求項31之方法，其中該等致動器頭中之兩者製造成自下方支撐該透鏡之相對側且具備用於與該透鏡嚙合之一下斜之傾斜區域。
  36. 如請求項35之方法，其中該傾斜區域包含一平坦區域。
  37. 如請求項35之方法，其中該傾斜區域包含一彎曲區域。
  38. 如請求項35之方法，其中該傾斜區域包含一系列階部。
  39. 如請求項31之方法，其進一步包含：在該光子積體電路上製造用於偵測由該光子器件及附接至該固持結構之一光纖中之至少一者接收之光的一光偵測器。
  40. 如請求項39之方法，其進一步包含在該光子積體電路上製造一控制系統，該控制系統自該光偵測器接收光且控制用於移動該等致動器頭之該等動力源。
TW102149302A 2013-01-02 2013-12-31 在光子積體電路中提供光纖之簡化對準之裝置 TWI551910B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/732,557 US9341787B2 (en) 2013-01-02 2013-01-02 Apparatus providing simplified alignment of optical fiber in photonic integrated circuits

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201435420A TW201435420A (zh) 2014-09-16
TWI551910B true TWI551910B (zh) 2016-10-01

Family

ID=49950050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102149302A TWI551910B (zh) 2013-01-02 2013-12-31 在光子積體電路中提供光纖之簡化對準之裝置

Country Status (7)

Country Link
US (5) US9341787B2 (zh)
EP (1) EP2941661B1 (zh)
JP (1) JP6153625B2 (zh)
KR (1) KR101883540B1 (zh)
CN (1) CN104884986B (zh)
TW (1) TWI551910B (zh)
WO (1) WO2014107321A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9341787B2 (en) 2013-01-02 2016-05-17 Micron Technology, Inc. Apparatus providing simplified alignment of optical fiber in photonic integrated circuits
ES2739811T3 (es) 2013-03-14 2020-02-04 Icahn School Med Mount Sinai Composiciones terapéuticas de ceramidasa ácida y métodos de fabricación y uso de ellas
US9417411B2 (en) 2014-02-21 2016-08-16 Aurrion, Inc. Optical and thermal interface for photonic integrated circuits
US9876575B2 (en) * 2014-04-30 2018-01-23 Infinera Corporation Hybrid optical transmitter and/or receiver structure
US9513447B1 (en) * 2015-05-14 2016-12-06 Huawei Technologies Co.., Ltd. Active photonic integrated circuit (PIC) with embedded coupling efficiency monitoring
ITUA20161818A1 (it) * 2016-03-18 2017-09-18 St Microelectronics Srl Dispositivo mems proiettivo per un picoproiettore di tipo flying spot e relativo metodo di fabbricazione
CN108663353B (zh) * 2017-03-31 2020-10-30 苏州星帆华镭光电科技有限公司 振动光路组件及具有该组件的激光诱导击穿光谱仪
CN107121265B (zh) * 2017-05-10 2020-05-26 深圳市惠富康光通信有限公司 一种C-lens装配工艺的检测设备和控制方法
FR3071327B1 (fr) * 2017-09-21 2019-08-30 Thales Procede et systeme d'alignement de l'axe optique d'un cable optique avec un composant optoelectronique
CN108490572B (zh) * 2018-03-12 2021-04-23 Oppo广东移动通信有限公司 激光投射模组、深度相机及电子装置
CN109324375A (zh) * 2018-10-11 2019-02-12 菲尼萨光电通讯(上海)有限公司 基于光功率扫描反馈的光电耦合装置及其耦合方法
JP7159835B2 (ja) * 2018-12-12 2022-10-25 日本電信電話株式会社 光接続構造
CN110018544A (zh) * 2019-05-14 2019-07-16 南开大学 一种基于光子灯笼的空间光高效自动耦合装置及其实现方法
JP2022548258A (ja) 2019-09-12 2022-11-17 テクニーシェ・ユニバーシタイト・アイントホーベン 光学部品をオンチップポートにアライメントするために配置された装置、およびそれに対応するシステムおよび方法
CN114488434B (zh) * 2022-02-14 2023-06-02 清华大学 光纤自动耦合系统和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200532267A (en) * 2003-11-19 2005-10-01 Corning Inc Active photonic band-gap optical fiber
US20070263963A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-15 Lucent Technologies Inc. Method, apparatus and system for self-aligning components, sub-assemblies and assemblies
TW200942878A (en) * 2008-04-10 2009-10-16 Yuan-Feng Zhouzhao Revolving ellipsoid air-hole photon-crystal optical fiber
US20110317972A1 (en) * 2010-06-25 2011-12-29 Agency For Science, Technology And Research Optical device, optical arrangement and optical element holder

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5735815A (en) * 1980-07-23 1982-02-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fine adjusting device for axis alignment of optical fiber
JPS5735814A (en) * 1980-07-23 1982-02-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fine adjusting device for axis alignment of optical fiber
US4385373A (en) * 1980-11-10 1983-05-24 Eastman Kodak Company Device for focus and alignment control in optical recording and/or playback apparatus
US4520570A (en) 1983-12-30 1985-06-04 International Business Machines Corporation Piezoelectric x-y-positioner
US4626066A (en) 1983-12-30 1986-12-02 At&T Bell Laboratories Optical coupling device utilizing a mirror and cantilevered arm
US5049775A (en) 1988-09-30 1991-09-17 Boston University Integrated micromechanical piezoelectric motor
US5231286A (en) 1990-08-31 1993-07-27 Olympus Optical Co., Ltd. Scanning probe microscope utilizing an optical element in a waveguide for dividing the center part of the laser beam perpendicular to the waveguide
JP3122559B2 (ja) * 1993-07-29 2001-01-09 住友電気工業株式会社 光ファイバの調心装置
US5602955A (en) 1995-06-07 1997-02-11 Mcdonnell Douglas Corporation Microactuator for precisely aligning an optical fiber and an associated fabrication method
US6095697A (en) 1998-03-31 2000-08-01 Honeywell International Inc. Chip-to-interface alignment
US6205266B1 (en) 1998-10-06 2001-03-20 Trw Inc. Active alignment photonics assembly
JP3720650B2 (ja) * 1999-09-09 2005-11-30 株式会社ルネサステクノロジ 光結合装置
JP3563360B2 (ja) * 2000-03-22 2004-09-08 松下電器産業株式会社 光学デバイス、光通信部品および光伝送装置
US6496623B2 (en) 2000-03-22 2002-12-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical device, optical communication component and optical transmission apparatus
US7555333B2 (en) 2000-06-19 2009-06-30 University Of Washington Integrated optical scanning image acquisition and display
US6587612B1 (en) 2000-09-06 2003-07-01 Southwest Research Institute Thermally actuated spectroscopic optical switch
US20030012545A1 (en) * 2001-07-05 2003-01-16 Bellman Robert A. Broad-band variable optical attenuator
US6710950B2 (en) 2002-06-05 2004-03-23 Nokia Mobile Phones Limited Piezoelectric actuator for digital camera optical system
EP1595172A2 (en) 2002-11-08 2005-11-16 Nanolign, Inc. Dynamic micro-positioning and aligning apparatus and method
US6990853B2 (en) 2002-12-18 2006-01-31 Palo Alto Research Center Incorporated Alignment-tolerant lens structures for acoustic force actuation of cantilevers
JP4327484B2 (ja) * 2003-03-20 2009-09-09 住友大阪セメント株式会社 レンズ固定装置及びその製造方法
CN100468537C (zh) 2004-12-15 2009-03-11 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 物镜驱动装置
US7692365B2 (en) 2005-11-23 2010-04-06 Microstrain, Inc. Slotted beam piezoelectric composite
US20080054757A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Vladimir Anatolyevich Aksyuk Tip-tilt actuator
NL2000876C2 (nl) 2007-09-24 2009-03-26 Univ Delft Tech Inrichting voor het uitlijnen van een glasfibervezel.
US8604670B2 (en) 2008-05-30 2013-12-10 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Piezoelectric ALN RF MEM switches monolithically integrated with ALN contour-mode resonators
JP5624058B2 (ja) * 2009-01-30 2014-11-12 ケイアム・コーポレーションＫａｉａｍ Ｃｏｒｐ． マイクロ機構により整列された光学アセンブリ
US8604663B2 (en) * 2010-11-15 2013-12-10 DigitalOptics Corporation MEMS Motion controlled actuator
US9341787B2 (en) 2013-01-02 2016-05-17 Micron Technology, Inc. Apparatus providing simplified alignment of optical fiber in photonic integrated circuits

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200532267A (en) * 2003-11-19 2005-10-01 Corning Inc Active photonic band-gap optical fiber
US20070263963A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-15 Lucent Technologies Inc. Method, apparatus and system for self-aligning components, sub-assemblies and assemblies
TW200942878A (en) * 2008-04-10 2009-10-16 Yuan-Feng Zhouzhao Revolving ellipsoid air-hole photon-crystal optical fiber
US20110317972A1 (en) * 2010-06-25 2011-12-29 Agency For Science, Technology And Research Optical device, optical arrangement and optical element holder

Also Published As

Publication number Publication date
US20180003905A1 (en) 2018-01-04
KR20150103218A (ko) 2015-09-09
JP6153625B2 (ja) 2017-06-28
US10656354B2 (en) 2020-05-19
TW201435420A (zh) 2014-09-16
US20180224614A1 (en) 2018-08-09
US9958624B2 (en) 2018-05-01
CN104884986B (zh) 2017-09-29
US9507104B2 (en) 2016-11-29
US20140185983A1 (en) 2014-07-03
WO2014107321A1 (en) 2014-07-10
EP2941661A1 (en) 2015-11-11
US20160231519A1 (en) 2016-08-11
KR101883540B1 (ko) 2018-07-30
US9341787B2 (en) 2016-05-17
US20170139163A1 (en) 2017-05-18
US9715070B2 (en) 2017-07-25
CN104884986A (zh) 2015-09-02
JP2016502154A (ja) 2016-01-21
EP2941661B1 (en) 2022-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI551910B (zh) 在光子積體電路中提供光纖之簡化對準之裝置
JP6994258B2 (ja) 光電子デバイスに対する光学サブアセンブリの光学アラインメント
US6124663A (en) Fiber optic connector having a microelectromechanical positioning apparatus and an associated fabrication method
US6164837A (en) Integrated microelectromechanical alignment and locking apparatus and method for fiber optic module manufacturing
KR101015634B1 (ko) 지향성 에너지 프로세싱 구성요소를 포함하는 장치, 지향성 에너지 프로세싱 구성요소의 정렬 방법 및 광학적 어셈블리
JP2020530121A (ja) 光電子チップを接触させるための位置公差に無感応な接触モジュール
US6445858B1 (en) Micro-alignment of optical components
US8876415B2 (en) Optical communication module
JP2007528129A5 (zh)
JP3942497B2 (ja) 光スイッチ
US9261652B2 (en) Optical components including bonding slots for adhesion stability
WO2005006043A1 (ja) モニタリング装置
US20050031251A1 (en) Method and system for aligning and maintaining alignment of an optical switch using sensors
US20190033539A1 (en) Optical module and method for manufacturing the optical module
JP2019117394A (ja) 光通信装置、及び光通信装置の製造方法
JP6783134B2 (ja) 光モジュール及び光モジュールの製造方法
KR20230148388A (ko) 광전자 칩들을 위한 웨이퍼-레벨 테스트 방법
JPH07270647A (ja) 多心光ファイバ調心機構
JP2005236887A (ja) 並列光伝送装置
JP2004309791A (ja) 光可変減衰器